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UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PADOVA

FACOLTA DI INGEGNERIA

ANALISI MORFOMETRICA E

BIOMECCANICA DELLE

COMPONENTI TENDINEE E

MUSCOLARI DEL PIEDE

Relatore: Ch.mo Prof. ARTURO N. NATALI

Correlatore: Ing. ANTONELLA FORESTIERO

Laureando: FEDERICO VICENZI

Corso di laurea triennale in Ingegneria Biomedica

Anno Accademico 2010/2011

Indice

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Analisi morfometrica e biomeccanica delle componenti tendinee e muscolari del piede

Indice

INDICE3

INTRODUZIONE...5

CAPITOLO 1: ANALISI MORFOMETRICA DEL PIEDE...................................7

1.1 La componente ossea..7

1.1.1 Tibia e perone (o fibula)..7

1.1.2 Le ossa del piede.....9

1.1.2.1 Il tarso..10

1.1.2.2 Il metatarso..12

1.1.2.3 Le falangi.13

1.2 La componente legamentosa e le articolazioni13

1.2.1 Articolazione tra tibia e perone.14

1.2.2 Articolazione tibio-tarsica.15

1.2.3 Articolazione tra astragalo, calcagno e scafoide...16

1.2.4 Articolazioni tra il tarso e i metatarsi........17

1.2.5 Anticolazioni metatarso-falangee ed interfalangee...18

1.3 La componente tendinea e muscolare .19

1.3.1 Fascia profonda della gamba e del piede...21

1.3.2 Muscoli anteriori della gamba.......22

1.3.3 Muscoli laterali della gamba.........25

1.3.4 Muscoli posteriori..........26

1.3.4.1 Muscoli dello strato superficiale.27

1.3.4.2 Muscoli dello strato profondo.31

1.3.5 Muscoli plantari.....34

1.3.5.1 Muscoli dorsali35

1.3.5.2 Muscoli plantari del primo strato....36

1.3.5.3 Muscoli dorsali del secondo strato..37

1.3.5.4 Muscoli plantali del terzo strato..39

1.3.5.5 Muscoli plantari del quarto strato40

CAPITOLO 2: ANALISI ISTOLOGICA E BIOMECCANICA DEL TESSUTO

MUSCOLARE E TENDINEO43

2.1 Analisi istologica del tessuto muscolare...43

2.1.1 Tessuto muscolare striato scheletrico...43

2.1.2 La contrazione muscolare.46

2.1.3 Meccanica della contrazione muscolare...48

Indice

4


2.2 Analisi istologica del tessuto tendineo..52

2.2.1 La matrice extracellulare...55

2.2.1.1 Gli eteropolisaccaridi...55

2.2.1.2 Le proteine fibrose...56

2.2.2 Giunzione miotendinea ed osteotendinea..57

2.2.3 Propriet meccaniche del tessuto tendineo....60

2.2.4 Prove sperimentali sui tendini del piede....62

2.2.5 Prove sul tendine del muscolo tibiale anteriore.66

2.2.5.1 Confronto e analisi dei dati..74

2.2.6 Prove sul tendine dAchille...76

2.2.7.1 Confronto e analisi dei dati..79

2.2.7 Confronto delle caratteristiche dei tendini del piede....81

CAPITOLO 3: ANALISI BIOMECCANICA DEI TENDINI E DEI MUSCOLI

DELLA GAMBA85

3.1 Analisi biomeccanica in condizioni statiche.85

3.1.1 Valutazione dellattivit muscolare nel mantenimento della

posizione eretta94

3.2 Analisi biomeccanica in condizioni dinamiche..101

3.2.1 Valutazione dellattivit muscolare in condizioni dinamiche.109

3.3 Valutazione delle forze muscolari..123

CAPITOLO 4: MODELLI NUMERICI PER LE COMPONENTI TENDINEE

E MUSCOLARI DEL PIEDE...135

4.1 Modelli numerici rappresentativi di condizioni statiche...........136

4.2 Modelli numerici rappresentativi di condizioni dinamiche....143

CONCLUSIONE.157

BIBLIOGRAFIA159

Introduzione

5


Introduzione

Il piede una struttura molto complessa ed il suo ruolo risulta fondamentale nel

permettere il mantenimento della posizione eretta, il sostegno del peso corporeo e il

movimento. La sua notevole complessit deriva dal fatto che presenta numerose

strutture, ossee, tendinee, muscolari, legamentose, che interagendo permettono, nel

complesso, ladempimento ottimale di svariate funzioni. Basti pensare che il piede

sopporta la totalit del peso corporeo adattandosi, inoltre, a tutte le superfici di

appoggio, permettendo la deambulazione, la corsa, etc. E quindi necessaria una

panoramica dal punto di vista anatomico per venire a conoscenza di tutte le strutture

presenti allinterno del piede concentrando lattenzione sulle componenti muscolari e

tendinee della gamba dal momento che, anche i muscoli non propriamente del piede

come i muscoli pretibiali e perimalleolari presentano uno o pi agganci in esso e

svolgono unattivit notevole sia durante la camminata sia durante la stasi eretta.

Successivamente, si approfondita la struttura istologica sia del tessuto muscolare

che del tessuto tendineo in modo da venire a conoscenza della loro particolare

composizione. Il comportamento meccanico, per quanto riguarda i tendini, stato

analizzato confrontando alcune prove sperimentali effettuate sulle strutture stesse in

modo da evidenziarne le differenze, la dipendenza da alcuni parametri e stabilirne le

principali propriet. Si sono analizzati, in seguito, gli schemi di attivazione

muscolare durante la posizione eretta e durante la camminata per stabilire quali

strutture giocassero un ruolo prevalente nello svolgere le due attivit confrontando

una serie di rilevazioni elettromiografiche. Per determinare quantitativamente

lattivit muscolare si sono presentati diversi algoritmi di calcolo della forza

sviluppata da ciascun muscolo, basati su algoritmi di ottimizzazione o su tracciati

EMG, dal momento che la forza stessa un parametro non misurabile direttamente.

Infine, si sono presentati alcuni modelli numerici del piede per quanto riguarda sia la

posizione eretta sia il ciclo del passo di cui si sono evidenziate le differenze

fondamentali di formulazione e si sono analizzate le regioni plantari soggette a

maggiori sollecitazioni.

Lo scopo fondamentale di questo lavoro , quindi, quello di effettuare unanalisi

Introduzione

6


riguardante le propriet meccaniche del tessuto tendineo in modo da evidenziarne le

caratteristiche fondamentali. Al fine di giungere alla definizione del comportamento

tendineo dal punto di vista biomeccanico sono stati eseguiti dei confronti tra lavori

presenti in letteratura per riuscire ad avere una panoramica di prove diverse. Dal

momento che il tessuto tendineo presenta un comportamento molto complesso,

dovuto alla sua particolare istologia ed al ruolo che svolge allinterno del piede,

stato necessario prestare particolare attenzione ai molti parametri che entrano in

gioco nellesecuzione delle misurazioni necessarie.

1. Analisi morfometrica del piede

7


CAPITOLO 1

Analisi morfometrica del piede

1.1 La componente ossea

Larto inferiore si compone di pi ossa che, assieme, hanno limportante funzione

di permettere il mantenimento della posizione eretta consentendo allo stesso tempo la

deambulazione. Le ossa che compongono larto inferiore sono: la tibia, il perone (o

fibula), il tarso, il metatarso e le falangi.

Fig.1.1 Visione completa delle ossa principali dellarto inferiore (visione frontale e laterale)

1.1.1 Tibia e perone (o fibula)

La tibia losso mediale della gamba. E lungo, voluminoso e robusto e situato nella

parte antero-mediale della gamba stessa.

Non perfettamente rettilineo, infatti presenta una leggera concavit che laterale in

alto e mediale in basso, assumendo perci una forma ad S, e inoltre presenta una

torsione attorno al proprio asse.

La tibia sostiene il peso del corpo essendo una delle ossa pi in basso nello scheletro,

quindi deve riuscire a sopportare notevoli carichi sia in fase di riposo che durante il


8


movimento. Si possono distinguere un corpo e due estremit (condili). Il corpo

prismatico e triangolare, dotato quindi di tre facce e tre margini. Sulla parte alta della

faccia laterale trova inserzione il muscolo tibiale anteriore. La faccia posteriore

liscia e convessa per tutta la sua lunghezza pur essendo attraversata nella sua zona

superiore da una cresta rugosa, punto di inserzione del soleo. Al di sotto di tale linea

si apre il foro nutritizio che il pi grande di tutte le ossa lunghe. Lestremit

prossimale, molto voluminosa e sviluppata soprattutto trasversalmente, in relazione

con i condili del femore e con la testa della fibula mentre lestremit distale si

articola con la parte inferiore della fibula stessa e con lastragalo. In prossimit

dellestremit distale, inoltre, il margine mediale si prolunga nel malleolo mediale,

dotato di una faccetta articolare per lastragalo.

Poich questa faccia si restringe dallavanti allindietro, il piede gode di maggiore

libert di movimento quando si trova in flessione plantare, quando invece si trova il

flessione dorsale, lastragalo viene pi saldamente fissato nella morsa formata dai

due malleoli, mediale e laterale. Quest ultimo rappresentato dalla parte inferiore

del perone.

Fig. 1.2 Tibia e perone

La fibula un osso lungo, pi sottile della tibia. E posto nella parte laterale della

gamba ed parallelo alla tibia stessa. Il suo ruolo quello di aiutare la tibia nella sua

azione di sostegno e di aumentare, unitamente alla membrana interossea alla quale d

attacco, la superficie di inserzione muscolare.

Come la tibia anche questosso presenta un corpo e due estremit, una superiore ed

una inferiore: mediante la sua estremit superiore si articola con la tibia e mediante la


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sua estremit inferiore con lastragalo e la tibia stessa. Su una sporgenza della testa,

invece, si inserisce un muscolo molto importante, il bicipite femorale.

Questosso non partecipa allarticolazione del ginocchio. Come per la tibia, il corpo

centrale mostra tre margini e tre facce avendo forma prismatica triangolare.

Dalla parte superiore della faccia laterale e dalla testa si origina il muscolo peroneo

lungo mentre dalla parte inferiore si origina il muscolo peroneo breve.

La faccia mediale, invece, d origine nella sua parte superiore al muscolo estensore

delle dita (la cui inserzione continua sulla testa della fibula e sulla tibia).

La parte centrale fornisce laggancio al muscolo estensore lungo dellalluce che si

origina anche dalla membrana interossea,e, infine, dalla parte inferiore parte il

muscolo peroneo terzo.

Dalla faccia posteriore invece partono il muscolo tibiale posteriore, il soleo e il

muscolo flessore lungo dellalluce.

Lestremit inferiore presenta un rigonfiamento che forma il malleolo laterale e si

articola con lomologa faccetta tibiale e la superficie articolare del astragalo.

Dietro il malleolo laterale presente una depressione nella quale si inserisce il

legamento fibulo-astragaleo posteriore.

1.1.2 Le ossa del piede

Le ossa del piede sono 26, disposte a formare un arco ellittico. Su di esse grava il

peso del corpo, consentono il movimento e ladattabilit a tutte le superfici anche

grazie allimportante ruolo svolto dalle articolazioni che conferiscono alla struttura la

necessaria elasticit. Il piede una struttura anatomica fondamentale che alla base

del sistema di controllo antigravitario (o di equilibrio) che ha permesso alluomo di

assumere la posizione eretta e di spostarsi nello spazio.

Il piede , inoltre, una struttura ideale per trasformare le spinte verticali in spinte

laterali allo scopo di migliorare la distribuzione del peso corporeo sullesigua

superficie del piede stesso. Le principali caratteristiche del piede sono la robustezza e

lelasticit. Le ossa del piede si possono suddividere in tre gruppi principali: tarso,

metatarso e falangi.


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Fig. 1.3 Le ossa del piede

1.1.2.1 Il tarso

Il tarso un complesso di ossa brevi organizzate in due file: la fila prossimale

comprende il calcagno e lastragalo (o talo), la fila distale invece comprende losso

scafoide (o navicolare) tarsale, losso cuboide e le tre ossa cuneiformi.

Lastragalo si compone di un corpo principale, che si prolunga in avanti nel collo, e

sei facce. Il corpo si articola in alto con tibia e perone ed in basso con il calcagno, il

collo invece si articola con il navicolare. Sullastragalo non si inseriscono n

muscoli, n tendini, ma tuttavia il punto di inserzione di vari legamenti come ad

esempio il legamento deltoideo oppure il legamento fibulo-astragaleo posteriore.

Il calcagno, invece, un osso breve, posto al di sotto dellastragalo, con sei facce.

Poggia al suolo solamente con la sua parte posteriore che rappresenta unimportante

leva per i muscoli del polpaccio. La faccia posteriore gode di notevole importanza in

quanto nella sua parte centrale si inserisce il tendine dAchille che il tendine pi

grosso e pi forte del corpo e quindi, il calcagno deve fornire un aggancio adeguato.

Su quest osso trovano inserimento diversi tendini (tendine dAchille, etc.),

legamenti (legamento astragalo-calcaneare, legamento plantare breve, etc.), muscoli

(flessori, peronei, etc.).

Il cuboide un osso di forma irregolarmente cubica, posto davanti al calcagno e

lateralmente allo scafoide. La sua faccia plantare ha una cresta per lattacco del


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legamento plantare lungo mentre la faccia laterale concava per permettere il

passaggio del tendine del muscolo peroneo lungo.

Larticolazione con altre ossa dovuta alla faccia anteriore, che interagisce con il

quarto e quinto osso metatarsale, alla faccia posteriore ,che in relazione con il

calcagno, e alla faccia mediale, che si articola con le ossa cuneiformi e con il

navicolare.

Losso scafoide (o navicolare) ha la forma di navicella ed situato davanti

allastragalo e dietro alle tre ossa cuneiformi alle quali trasmette il peso del corpo

che grava sullastragalo stesso.

Sul lato plantare presente una netta rugosit in quanto si innesta il legamento

calcaneo-scafoideo e passa il tendine del muscolo tibiale posteriore.

Nella sua parte centrale presente la cosiddetta tuberosit dellosso scafoide sulla

quale si inseriscono i fasci anteriori del legamento deltoide e la maggior parte dei

fasci del tendine del muscolo tibiale posteriore.

Le ossa cuneiformi sono tre ossicini a forma di cuneo. In particolare, si suddividono

in primo (mediale), secondo (medio) e terzo (laterale) osso cuneiforme.

Queste ossa giacciono una accanto allaltra, davanti allo scafoide e dietro alle prime

tre metatarsali. Nel primo cuneiforme si inseriscono alcuni fasci dei tendini del

muscolo tibiale anteriore, del muscolo tibiale posteriore e del muscolo peroneo

lungo. Nel secondo e terzo cuneiforme invece si ancorano soltanto alcuni fasci del

tendine del muscolo tibiale posteriore.

Fra le ossa cuneiformi e fra il cuneiforme laterale e il cuboide sono tesi robusti

legamenti interossei che concorrono a conservare la forma della volta del piede.

Fra il primo e il terzo cuneiforme inoltre, contenuta la base del secondo osso

metatarsale che contribuisce a dare compattezza e stabilit al piede.


12


Fig. 1.4 Tarso, metatarso e articolazioni tarsali e tarso-metatarsali

1.1.2.2 Il metatarso

Eun complesso di cinque piccole ossa lunghe, poste tra la serie distale delle ossa

tarsali e la serie delle falangi prossimali. Sono numerate progressivamente partendo

dallalluce. In ciascun osso metatarsale si individuano un corpo, unestremit

posteriore (base) e unestremit anteriore (testa).

Fra le cinque ossa che formano il metatarso spicca la prima, che, essendo la pi

massiccia e la pi breve, ha la funzione di sostenere e spostare il peso del corpo.

Il primo osso metatarsale, inoltre, non si articola con il secondo, gli altri invece sono

direttamente connessi tra loro attraverso robusti legamenti interossei.

Le basi del secondo, terzo e quarto osso metatarsale svolgono unimportante ruolo in

quanto sono i perni dellintera arcata plantare e quindi su di essi viene scaricato il

peso dellintero corpo. Larco in grado di sostenere grandi carichi verticali purch

le basi siano stabili, in caso contrario larco cede. Quindi vi sono dei muscoli

deputati a sostenere la chiave di volta dell arcata plantare in modo che non collassi

tutto il sistema. Inoltre, non essendo larco plantare costituito da un unico osso, cosa

che lo renderebbe rigido e inadeguato a sostenere le sollecitazioni dinamiche, la

tensione muscolo-legamentosa diventa fondamentale, infatti stabilizza

dinamicamente la volta plantare.


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1.1.2.3 Le falangi

Ciascun dito del piede possiede tre falangi, dette rispettivamente prima, seconda e

terza falange. La seconda e la terza sono comunemente chiamate anche falangina e

falangetta. Lalluce a differenza delle altre dita ha due sole falangi.

Ciascuna falange presenta un corpo e due estremit, prossimale e distale.

Dal punto di vista dimensionale la prima falange misura allincirca due La prima

falange misura circa 2,5 cm ed articolata con il metatarso, la seconda, invece,

molto piccola, misura infatti circa 0,5 cm e la terza la minore delle tre.

Per quanto riguarda i muscoli che fanno capo alle falangi troviamo i muscoli

abduttore, adduttore, flessore breve,estensore breve, flessore lungo ed estensore

lungo. Entrambe le falangi dellalluce sono pi robuste delle altre e sono leggermente

deviate lateralmente.

Fig. 1.5 Visione del piede dal lato mediale e nomenclatura delle falangi

1.2 La componente legamentosa e le articolazioni

I legamenti sono robuste strutture fibrose, che, generalmente collegano fra loro due

ossa o due parti dello stesso osso. La principale funzione dei legamenti quella

stabilizzatrice, cio impediscono che particolari movimenti o forze esterne, derivanti

soprattutto da traumi, alterino la posizione delle strutture ai quali sono collegati.

Nel corpo umano essi sono disposti in modo tale da intervenire attivamente soltanto

nei gradi estremi del movimento, quando lintegrit dellarticolazione messa in

pericolo. I legamenti sono formati soprattutto da collagene di tipo I e sono strutture

particolarmente resistenti alla trazione, che per presentano una ridotta elasticit,


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infatti, la maggior parte di queste importanti strutture anatomiche si lacera se

sottoposta ad un allungamento che supera il 6% circa della sua lunghezza iniziale. Le

lesioni ai legamenti avvengono quindi quando sono sottoposti a forze che superano la

loro massima resistenza e sono tanto pi numerose quanto pi velocemente viene

applicata la forza.

1.2.1 Articolazioni fra tibia e perone

Nelle articolazione tibio-fibulari i movimenti sono molto ridotti ma impartiscono

una certa elasticit ai rapporti tra tibia e perone durante i movimenti della caviglia.

Larticolazione tibio-fibulare prossimale unartrodia cio unarticolazione che

permette soltanto movimenti di scivolamento essendo caratterizzata da superfici

articolari piane. Larticolazione si instaura tra una faccetta fibulare della tibia e la

corrispondente superficie del capitello peroneale. I mezzi di unione sono

rappresentati dalla capsula articolare e da due legamenti della testa del femore che

derivano da due ispessimenti della capsula stessa. Larticolazione tibio-fibulare

distale invece una sindesmosi, unarticolazione in cui mancano la cavit articolare e

la cartilagine di rivestimento e i segmenti ossei sono tenuti assieme da una membrana

interossea o da legamenti che ne permettono piccolissimi movimenti.

In questarticolazione sono coinvolti tre legamenti, ognuno con una propria funzione.

Il legamento tibio-fibulare interosseo pu essere considerato la continuazione della

membrana interossea, formato da fasci fibrosi brevi e robusti che uniscono le due

ossa. I legamenti tibio-fibulari anteriore e posteriore sono invece tesi rispettivamente

fra lincisione fibulare della tibia e la parte anteriore e posteriore del malleolo laterale

del perone. Entrambi questi ultimi legamenti sono composti da pi fasci uniti nella

stessa struttura.

Il legamento trasverso, infine, tiene unite le due ossa in maniera molto salda essendo

un elemento notevolmente spesso e robusto.


15


Fig. 1.6 Articolazioni tibio-fibulari

1.2.2 Articolazione tibio-tarsica

Larticolazione tibio-tarsica unarticolazione a troclea, cio che permette solo

movimenti di estensione e flessione dato che tibia e perone formano un incastro per

lastragalo permettendo il movimento soltanto in una direzione e limitando o

addirittura annullando gli spostamenti laterali del piede. In questa articolazione sono

coinvolti i legamenti anteriore, posteriore, mediale (o deltoideo) e laterale che

rinforzano la capsula articolare, in cui la membrana sinoviale secerne un liquido che

facilita lo scorrimento fra le parti in gioco.

I legamenti anteriore e posteriore sono posizionati rispettivamente davanti e dietro

alla caviglia, sono formati entrambi da tre fasci distinti e si originano nel pressi del

malleolo mentre i legamenti mediale e laterale, pi robusti, rinforzano sui lati

larticolazione.

A loro volta i legamenti deltoideo e laterale si dividono rispettivamente in quattro e

tre fasci distinti che conferiscono alle strutture maggior robustezza e resistenza.

Grazie a questa articolazione sono possibili i movimenti detti flessione plantare, in

cui langolo fra piede e gamba aumenta rispetto alla normalit in cui di circa 90, e


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flessione dorsale, in cui langolo diminuisce. Date, quindi, le caratteristiche

morfologiche dellarticolazione tibio-tarsica, la stabilit laterale piuttosto precaria

ed i legamenti mediale e laterale possono lacerarsi con relativa facilit.

1.2.3 Articolazioni fra astragalo, calcagno e scafoide

Fra il calcagno e lastragalo vi sono due articolazioni: larticolazione astragalo-

calcaneare e larticolazione astragalo-calcaneo-scafoidea.

Entrambe le articolazioni posseggono una capsula articolare propria ma le parti

adiacenti ad esse si fondono a formare il legamento astragalo-calcaneare interosseo

comune che risulta teso fra astragalo e calcagno. Fa parte della seconda articolazione

il legamento calcaneo-navicolare-plantare che dal calcagno arriva allo scafoide (o

navicolare).

Fig. 1.7 Articolazione astragalo-calcaneare e relativi legamenti

Larticolazione astragalo-calcaneare, invece, rinforzata soprattutto dal legamento

astragalo-scafoideo che si presenta come una struttura molto larga e sottile. Altro

legamento importante il legamento deltoideo (o legamento mediale collaterale) che

contribuisce a contenere medialmente la testa dellastragalo.

Esso si compone di due strati, uno superficiale e uno profondo, si origina dal

malleolo per poi inserirsi nel astragalo, nel calcagno e nello scafoide.

Il ruolo di queste due articolazioni quello di permettere al piede di compiere


17


movimenti di torsione attorno allastragalo, che, in questo caso, fa corpo con la tibia.

Tutte le articolazioni che fanno capo al talo sono probabilmente le pi importanti del

piede in quanto consentono una grande libert di movimento alla gamba e inoltre

permettono, ad esempio, un migliore ancoraggio ad un piano inclinato grazie ai

movimenti che vi si svolgono (flessione dorsale e plantare e torsione).

1.2.4 Articolazioni tra il tarso e i metatarsi

Fig. 1.8 Legamenti della parte laterale del piede, in particolare delle articolazioni calcaneo-cuboidea,

tarso-metatarsale, scafo-cuboidea, scafo-cuneiforme

Sono tutte articolazioni che permettono esclusivamente modesti movimenti di

scivolamento ed a tali movimenti che si deve lelasticit di cui godono il tarso e il

metatarso. Fanno eccezione soltanto larticolazione calcaneo-cuboidea e la prima

articolazione tarso-metatarsale che permettono anche un modesto movimento

rotazionale.

Larticolazione calcaneo-cuboidea, assieme allarticolazione talo-scafoidea e

allarticolazione sub-talare anteriore costituisce larticolazione trasversa del tarso (di

Chopart). E una diartrosi a sella, cio formata da due corpi biassiali concavi e

convessi a incastro reciproco che permettono una rotazione assiale. La capsula

articolare rinforzata dai legamenti calcaneo-cuboidei dorsale, interno e plantare e

dal legamento plantare lungo.


18


Larticolazione scafo-cuboidea invece una sindesmosi in cui scafoide e cuboide

sono tenuti assieme dai legamenti scafo-cuboideo dorsale, interosseo e plantare.

Riguardo le articolazioni tarso-metatarsali (o di Lisfranc) sappiamo che sono

artrodie e che connettono le tre ossa cuneiformi e losso cuboideo alle basi delle

cinque ossa metatarsali. Queste articolazioni sono tenute in sede da otto legamenti

tarso-metatarsali dorsali, da legamenti tarso-metatarsali plantari e da tre legamenti

interossei di cui il primo il pi importante ed detto legamento di Lisfranc.

Larticolazione scafo-cuneiforme collega semplicemente scafoide e ossa

cuneiformi non permettendo un movimento significativo.

Le ultime quattro ossa metatarsali si articolano con le loro basi per mezzo di artrodie

mentre la base del primo metatarsale unita a quella del secondo soltanto per mezzo

di un legamento interosseo.

Tutte queste strutture si possono raggruppare nelle articolazioni intermetatarsali.

Anche in questo tipo di articolazione sono presenti legamenti dorsali e plantari delle

basi metatarsali e legamenti interossei.

Le ossa metatarsali inoltre sono tenute assieme dal legamento trasverso dei capitelli

metatarsali. Sul calcagno vi sono inseriti quattro importanti legamenti: il legamento

calcaneo-scafoideo plantare, il legamento biforcato, i legamenti plantari lungo e

breve. Inoltre, fungono da legamenti accessori fra le varie articolazioni anche le

inserzioni del muscolo tibiale posteriore sulla maggior parte delle ossa del tarso, del

metatarso ed anche quelle dei muscoli tibiale anteriore e peroneo lungo.

1.2.5 Articolazioni metatarso-falangee ed interfalangee

Le articolazioni metatarso-falangee ed interfalangee sono articolazioni

condiloidee cio strutture in cui presente una parte allungata (condilo) ed una parte

complementare concava che rende possibile la rotazione.

Queste articolazioni sono rinforzate da legamenti plantari e legamenti collaterali

mentre solo le articolazioni metatarso-falangee presentano un legamento metatarso

trasverso profondo che le unisce tra loro.


19


Fig. 1.9 Articolazioni metatraso-falangee ed interfalangee

1.3 La componente tendinea e muscolare

Il tessuto muscolare, formato da fibre muscolari, lo strumento attraverso il quale

luomo in grado di muoversi.

I muscoli, quindi, per poter spostare le ossa devono essere comunicanti con esse; gli

elementi che permettono ci sono i tendini, robuste strutture fibrose che, ad un capo

sono unite al muscolo ed allaltro, generalmente, alle ossa.

Ad uno stesso tendine si possono legare pi muscoli, oppure, ciascun ventre

muscolare pu legarsi a tendini diversi e quindi ad ossa diverse.

Tra i vari tendini del corpo umano, poi, esistono grosse differenze anatomiche che

possono coinvolgere forma, vascolarizzazione, lunghezza e rivestimento sinoviale.

Ogni tendine formato da una sostanza molto resistente chiamata collagene e da una

pi elastica detta elastina.

La principale azione svolta dai tendini quella di trasmettere la forza esercitata dai

muscoli alle strutture ai quali sono connessi. Per sopportare le molte sollecitazioni,

spesso violente, alle quali sono soggetti i tendini essi sono dotati di grande resistenza

ma di scarsa elasticit, si stima infatti che un allungamento del 10% rispetto alla

lunghezza a riposo sia sufficiente per incorrere in lesioni delle strutture tendinee pi

deboli. Cos come i muscoli, anche i tendini sono in grado di reagire agli stimoli

esterni adattandosi gradualmente a carichi di lavoro diversi e modificando le proprie

caratteristiche.

I tendini, quindi, possono irrobustirsi o indebolirsi a seconda delle sollecitazioni che

subiscono. Questo processo, tuttavia, molto lento, di gran lunga inferiore

alladattamento e mutamento muscolare. I tendini, infatti, sono strutture scarsamente

vascolarizzate dal momento che richiedono uno scarso consumo di ossigeno che per

comporta una lenta rigenerazione del tessuto tendineo in caso di lesioni.


20


Quindi, in seguito ad un aumento piuttosto rapido della massa muscolare, che, non

seguito da un immediato irrobustimento dei tendini, si pu giungere a facili lesioni

tendinee. Altro fattore di danno tendineo il microtrauma ripetuto che indebolisce o

rovina le singole fibre ad un ritmo superiore rispetto alla rigenerazione cellulare e

con il tempo ne facilita la rottura. Linvecchiamento, la sedentariet e lobesit,

inoltre, mettono a rischio la funzionalit e la salute dei tendini.

Con il passare degli anni, infatti, si assiste ad una graduale perdita di elasticit

tendinea e ad un graduale cambiamento nella modalit di inserzione dei tendini stessi

nellosso. I muscoli, invece, sono le migliori strutture possibili per lesecuzione di

movimenti volontari sia in termini di forma, dimensioni, potenza, velocit di

esecuzione, sia in termini di modalit di connessione alle ossa.

I muscoli scheletrici sono avvolti da una membrana connettivale (epimisio) che ha la

funzione di contenimento durante il movimento.

Grazie ai tendini c un sostanziale risparmio di tessuto muscolare in quanto si evita

limpiego di lunghe fibre muscolari altamente specializzate e si usano dei cordoni di

tessuto tendineo molto pi adatti alle funzioni richieste. Essendo i tendini i punti di

attacco del muscolo alle ossa, generalmente, presentano due estremit: linserzione,

ossia la zona di ancoraggio sullosso, che, in seguito alla contrazione viene spostata e

lorigine, sempre zona di ancoraggio allo scheletro ma che resta fissa durante il

movimento. Esiste un rapporto di proporzionalit diretta tra forza muscolare e

numero di fibre muscolari e anche tra lunghezza delle fibre muscolari e ampiezza dei

movimenti. Infatti, i muscoli che devono far compiere movimenti limitati ma potenti

presentano fibre brevi e numerose mentre quelli che sono preposti a movimenti ampi

e delicati possiedono fibre lunghe e scarse.

La velocit di contrazione varia da muscolo a muscolo ma non si riscontra nessuna

differenza strutturale tra muscoli rapidi e muscoli lenti. Essa dipende, invece, da

fattori biochimici intrinseci al muscolo stesso e in parte dal sistema nervoso.

Esiste inoltre un rapporto di proporzionalit inversa tra grandezza del muscolo e

velocit di contrazione muscolare nel senso che, pi il muscolo piccolo, pi rapida

sar la sua contrazione avendo meno fibre da sovrapporre tra loro.


21


1.3.1 Fascia profonda della gamba e del piede

La fascia profonda della gamba la continuazione in basso di quella della coscia ed

una membrana fibrosa di tessuto connettivo denso che fornisce protezione,

sostegno trofico e sostegno meccanico al muscolo oltre a connettere tra loro i

muscoli delle varie regioni del corpo.

Si inserisce sulla rotula, sui condili della tibia e sulla testa del perone; riveste la

gamba, avvolge i muscoli e forma i setti intermuscolari anteriore, posteriore e

trasverso. In corrispondenza del collo del piede ispessita da fasci di fibre trasversali

e forma i retinacoli dei muscoli estensori, peronei e flessori e continua quindi sul

piede. A livello della pianta del piede si ispessisce a formare laponeurosi plantare,

una fascia che collega il calcagno con le falangi permettendo la trasmissione di forze

provenienti dal tricipite surale (muscolo soleo + gastrcnemio) verso la punta del

piede, mentre sul dorso sottile e riveste i tendini dei muscoli estensori e prende il

nome di fascia dorsale del piede. I retinacoli, formati da addensamenti della fascia

profonda, sono delle strutture che provvedono a tenere i tendini aderenti al piano

osseo, e, per evitare sfregamenti e lesioni tendinee, attorno ai tendini stessi sono

disposte le guaine sinoviali che li lubrifica.

Il retinacolo superiore dei muscoli estensori rappresentato da un nastro fibroso

disposto trasversalmente che si fissa sul margine anteriore di tibia e fibula appena

sopra al malleolo mediale.

Il retinacolo inferiore dei muscoli estensori spesso biforcato; incrocia

larticolazione tibio-tarsica ed il dorso del piede.

La fascia superiore avvolge il tendine del muscolo estensore dellalluce e il tendine

del muscolo tibiale anteriore, la fascia inferiore invece incrocia gli stessi tendini,

larteria dorsale del piede ed alcuni nervi confondendosi poi con laponeurosi

plantare. Tutti i tendini in rapporto con il retinacolo inferiore sono contenuti in

guaine sinoviali.

Il retinacolo dei muscoli flessori teso fra il malleolo mediale e il calcagno

delimitando alcuni canali che contengono il tendine del muscolo tibiale posteriore,

del muscolo flessore lungo delle dita e il tendine del muscolo flessore lungo

dellalluce. Questo retinacolo continua in basso nellaponeurosi plantare dando

origine al muscolo abduttore dellalluce.

I retinacoli dei muscoli peronei sono due: superiore ed inferiore.


22


Sono originati dalla faccia laterale del calcagno e fissano i tendini dei muscoli

peroneo lungo e peroneo breve.

1.3.2 Muscoli anteriori della gamba

Il muscolo tibiale anteriore posto lateralmente al margine anteriore della tibia.

E fusiforme e origina dai due terzi superiori della faccia laterale della tibia e dalla

membrana interossea.

Le fibre di questo muscolo sono pi o meno parallele al piano di inserzione e

terminano con un tendine abbastanza grosso che si inserisce sul primo osso

cuneiforme e sulla base del primo osso metatarsale dopo essere passato sotto il

retinacolo superiore dei muscoli estensori e sotto il retinacolo inferiore dei muscoli

estensori. Il muscolo tibiale anteriore collabora al mantenimento dellequilibrio del

corpo tirando la gamba in avanti sul piede in corrispondenza delle articolazioni tibio-

tarsiche in opposizione allazione del suo antagonista, il muscolo tibiale posteriore,

permettendo cos anche la possibilit di stare su superfici irregolari.

Si comporta invece da agonista con il muscolo tibiale posteriore quando si tratta di

tirare la gamba medialmente in opposizione alla trazione laterale esercitata dai

muscoli peronei lungo, breve e anteriore (o terzo).

Questo muscolo, inoltre, permette di sollevare il primo osso metatarsale,in ci

quindi antagonista del muscolo peroneo lungo.

Altri movimenti svolti da questo muscolo sono la flessione dorsale, in opposizione

del muscolo tibiale posteriore, con cui invece collabora nella torsione verso linterno

del piede. In questultimo movimento antagonista dei muscoli peronei. Inoltre, il

muscolo tibiale anteriore ha la funzione di stabilizzare la caviglia, durante la

camminata, nel momento in cui il piede tocca il suolo e agisce lateralmente per

staccarlo nella fase di avanzamento. In alcuni sport, come il calcio, un muscolo

importantissimo perch permette di bloccare il piede rispetto alla caviglia

consentendo di calciare il pallone. Questo muscolo innervato dal nervo peroneo

profondo (L4-L5).


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Fig. 1.10 Muscolo tibiale anteriore e muscolo estensore lungo delle dita del piede con

relativi punti di inserzione (visione frontale)

Il muscolo estensore lungo delle dita del piede nasce dal condilo laterale della

tibia, dai 2/3 superiori della faccia anteriore della fibula e dalla parte pi alta della

membrana interossea. I fasci muscolari, successivamente, volgono in basso

continuando con un robusto tendine che, passato sotto ai retinacoli dei muscoli

estensori, si divide in quattro tendini secondari. Ciascuno di essi, destinato a ognuna

delle quattro ultime dita, a livello dellarticolazione metatarso-falangea si divide in

tre linguette (espansione digitale dorsale) di cui quella intermedia termina sulla

faccia dorsale della base della seconda falange (falange mediale), le altre due, invece,

si riuniscono per fissarsi alla base della terza falange (falange distale). Questo

muscolo affiancato lateralmente dai muscoli peronei e medialmente dai muscoli

tibiale anteriore ed estensore lungo dellalluce.

Nel piede, in profondit, i tendini del muscolo estensore lungo delle dita del piede

sono in rapporto con il muscolo estensore breve delle dita e sono separati dalla cute

mediante la fascia dorsale superficiale. Questo muscolo, quando il piede

appoggiato a terra, spinge la gamba in avanti in corrispondenza del collo del piede;

quando invece il piede libero, estende le falangi delle ultime quattro dita, flette il

piede sulla gamba (flessione dorsale), ne permette una leggera torsione in fuori

(abduzione) e contribuisce ad evitare che durante la marcia il piede spinto in avanti

urti contro il suolo. Il muscolo estensore lungo delle dita del piede innervato dal

nervo peroneo profondo (L5 e S1).


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Il muscolo estensore lungo dellalluce un muscolo molto sottile che si origina dai

3/5 mediali della faccia mediale della fibula e dalla corrispondente porzione della

membrana interossea. Le sue fibre, quindi, si dirigono in basso ed in avanti

proseguendo nel tendine di inserzione a livello del terzo inferiore della gamba.

Questo tendine passa sotto ai retinacoli e va ad inserirsi sulla faccia dorsale della

prima falange (prossimale) ed alla base della seconda falange(distale) dellalluce.

Nella sua parte superiore, il muscolo estensore lungo dellalluce in profondit,

racchiuso fra muscoli tibiale anteriore ed estensore lungo delle dita mentre nella sua

parte inferiore diviene superficiale ed ricoperto dalla fascia crurale, cio una fascia

profonda della gamba tesa dal ginocchio alla caviglia.

Nel piede, il tendine di inserzione ricoperto dalla fascia dorsale e passa

sullastragalo, sullo scafoide, sul primo cuneiforme e sul primo metatarsale.

Quando il piede appoggiato a terra, questo muscolo contribuisce a tirare la gamba

in avanti sullarticolazione tibio-tarsica; quando invece il piede libero, estende

debolmente la seconda falange dellalluce e con maggior energia la prima.

Flette, inoltre, il piede sulla gamba (flessione dorsale), consente la rotazione verso

lesterno (abduzione) e contribuisce con gli altri muscoli estensori ad evitare che il

piede proiettato in avanti durante la camminata urti il suolo.

Il muscolo estensore lungo dellalluce innervato dal nervo peroneo profondo (L5-

S1).

Fig. 1.11 Muscolo estensore lungo dell alluce e muscolo peroneo anteriore (visione frontale) con

relativi punti di inserzione nelle ossa


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Il muscolo peroneo anteriore (o terzo) una lamina muscolare situata lateralmente

al muscolo estensore lungo delle dita con il quale spesso fuso.

Origina dalla faccia anteriore della fibula in corrispondenza della sua met inferiore e

dalla membrana interossea. Il suo tendine, dopo essere passato sotto il retinacolo dei

muscoli estensori, termina sulla faccia dorsale della base del quinto osso metatarsale

e sul suo margine mediale. Il muscolo peroneo terzo in rapporto anteriormente con

la fascia crurale, posteriormente con la fibula, lateralmente con il peroneo breve e

medialmente con lestensore lungo delle dita.

Il ruolo di questo muscolo aiutare la flessione dorsale e labduzione (rotazione

esterna)del piede. E, inoltre, innervato dal nervo peroneo profondo (L4-S1).

Questi quattro muscoli si trovano tutti in una loggia delimitata dalla membrana

interossea della gamba e dai margini anteriori della tibia e della fibula. Lavorando

assieme, e con i loro antagonisti, consentono di fissare le ossa della gamba per

mantenere la posizione eretta e danno ulteriore forza alle articolazioni della caviglia.

1.3.3 Muscoli laterali della gamba

Fig. 1.12 Muscolo peroneo breve e muscolo peroneo lungo con relativi punti di aggancio alle ossa

(visione laterale)

Il muscolo peroneo breve origina dai 2/3 inferiori della faccia laterale della fibula; il

muscolo peroneo lungo dai 2/3 superiori della superficie medesima, dalla testa della

fibula e dalla parte adiacente del condilo laterale della tibia.


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Il peroneo lungo, inoltre, ricopre in parte il peroneo breve.

I tendini scendono insieme e raggiungono un solco dietro al malleolo laterale dove,

ponendosi al di sotto del retinacolo superiore dei muscoli peronei, vengono a

rivestirsi di una guaina sinoviale comune, a livello della quale, il tendine del muscolo

peroneo lungo posto dietro a quello muscolo del peroneo breve. In questo punto

piegano in avanti ed in basso, incrociano la faccia laterale del calcagno e passano

profondamente al retinacolo inferiore dei muscoli peronei. Il tendine del muscolo

peroneo breve, quindi, si aggancia allosso a livello del quinto osso metatarsale.

Il tendine del muscolo peroneo lungo, invece, passa sotto la troclea peroneale,

incrocia losso cuboide, si rivolge verso la pianta del piede e si inserisce pi avanti

sul primo osso cuneiforme e sulla base del primo osso metatarsale che ricevono

anche linserzione del muscolo tibiale anteriore.

Quando il piede appoggiato al suolo, entrambi i muscoli partecipano al

mantenimento dellequilibrio del corpo, tirando la gamba lateralmente per

stabilizzarla sopra al piede. Quando invece il piede libero collaborano alla flessione

plantare del piede assieme al muscolo tibiale posteriore e in antagonismo al tibiale

anteriore ed al peroneo terzo che tendono a far compiere al piede una flessione

dorsale. Il muscolo peroneo lungo, inoltre, aiuta labduzione del piede e attraverso la

direzione obliqua del suo tendine un efficace mezzo nel mantenimento dellarco

trasverso.

Entrambi i muscoli sono innervati dal nervo peroneo superficiale (o fibulare) (L5-

S1).

1.3.4 Muscoli posteriori

I muscoli posteriori della gamba si possono suddividere in due gruppi: i muscoli

dello strato superficiale, molto grossi e potenti, formano la parte carnosa della gamba

(polpaccio), permettono il mantenimento della posizione eretta e determinano il

modo in cui luomo cammina e i muscoli dello strato profondo.


27


1.3.4.1 Muscoli dello strato superficiale

Il soleo un grosso e potente muscolo appiattito posto nella parte posteriore della

gamba. Si origina dalla parte posteriore della zona superiore della fibula, detta linea

poplitea della tibia, dalla parte ossea sottostante a questa linea, dalla parte centrale

del margine mediale della tibia e da unarcata fibrosa posta fra tibia e fibula.

Le fibre muscolari si inseriscono sulla faccia anteriore di una larga aponeurosi la

quale, nel portarsi in basso, si restringe e forma, infine, con il tendine del muscolo

gastrocnemio, il tendine calcaneale (o tendine dAchille) che si inserisce a livello

della faccia posteriore del calcagno.

Al soleo sovrapposto, per quasi tutta la sua lunghezza, il gastrocnemio e sono

separati dal muscolo plantare e una parte del tendine stesso del soleo.

Al di sotto di questo muscolo, invece, presente il setto intermuscolare trasverso che

separa la zona superficiale dalla zona profonda dei muscoli posteriori.

Questo muscolo, infine, nella zona del malleolo laterale, affiancato dai muscoli

flessore lungo delle dita e flessore lungo dellalluce e sono separati fra loro dal

tendine calcaneale. Fra le funzioni del soleo troviamo la flessione plantare del piede,

cio un aumento dellangolo fra piede e gamba; sicuramente un muscolo

fondamentale nella camminata, nella corsa ed anche necessario per stare in piedi

perch senza la sua tenuta costante il corpo cadrebbe in avanti.

Il soleo anche chiamato muscolo scheletrico pompa perch gioca una parte

importante nel pompare sangue venoso verso il cuore dalla periferia durante lo stare

eretti. Questo muscolo, nelluomo, presenta una percentuale di fibre muscolari lente

(fibre rosse o fibre di tipo I) compresa fra il 60% e il 100% che favoriscono la

resistenza del muscolo stesso piuttosto che la rapidit.

Il muscolo soleo innervato dal nervo tibiale (popliteo mediale) (L5, S1, S2).


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Fig. 1.13 Muscolo soleo e muscolo gastrocnemio con relativi

punti di attacco alle ossa (visione posteriore)

Il gastrocnemio, chiamato anche gemelli, un potente muscolo pennato posto nella

parte posteriore della gamba. E formato da due capi, uno mediale e uno laterale,

ciascuno dei quali prende origine dalla parte superiore del corrispondente condilo del

femore e dalla parte adiacente della capsula articolare del ginocchio mediante un

robusto tendine che si espande poi a ventaglio dando origine in seguito, con la sua

parte profonda, alle fibre dei rispettivi ventri muscolari.

Talvolta il tendine del capo laterale contiene la fabella, un osso sesamoide, e origina

da una faccetta posta sulla parte laterale del condilo laterale mentre il tendine del

capo mediale origina da una faccetta posta sulla parte posteriore del condilo mediale.

Entrambi i tendini sono separati dal ginocchio mediante una borsa mucosa, la borsa

mucosa del capo mediale, che di solito in comunicazione con la capsula articolare

del ginocchio, e ciascuno di essi termina su unaponeurosi che corrisponde alla faccia

anteriore del muscolo. Le due aponeurosi, pi in basso, si riuniscono formando il

tendine calcaneale. Il gastrocnemio permette la flessione plantare, assieme ad altri

muscoli come il soleo, ed aiuta la flessione del ginocchio. E questo muscolo che si

contrae involontariamente in caso di affaticamento provocando i cosiddetti crampi al

polpaccio. Linsieme gastrocnemio e muscolo soleo forma il tricpite della sura, cos

chiamato perch formato da tre tendini separati, due del gastrocnemio e uno del

soleo. Questo muscolo posteriore dello strato superficiale innervato dal nervo

tibiale (popliteo mediale) con radici L5, S1, S2.


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Il muscolo plantare invece, un piccolo muscolo fusiforme, lungo circa 7-10 cm,

talora assente (nel 5-10 % dei casi), che ha funzioni simili al tricipite della sura ma,

essendo di dimensioni inferiori, sviluppa meno potenza. Questo muscolo permette

quindi la flessione plantare del piede e la sua rotazione verso linterno (adduzione).

Con il gastrocnemio, nonostante una debole collaborazione, consente la flessione

della gamba sulla coscia e si comporta anche da muscolo antigravitario estendendo la

gamba sul piede dopo aver fatto perno sullavampiede. Quando presente, posto

profondamente al gemello laterale, sulla faccia posteriore dellarticolazione del

ginocchio. Origina dalla parte inferiore della cresta sopracondilea laterale del femore

e dalla capsula articolare del ginocchio, fuso con il capo laterale del gastrocnemio.

Il suo tendine di inserzione, molto lungo e sottile, raggiunge il margine mediale del

tendine calcaneale, decorrendo fra il muscolo soleo e il gastrocnemio.

Il muscolo plantare innervato dal nervo tibiale (L4-S1).

Fig. 1.14 Muscolo plantare e relativi punti di attacco alle ossa

In generale, gastrocnemio, muscolo soleo e muscolo plantare formano il cosiddetto

polpaccio, che svolge diverse e importanti funzione e ci consente una grande libert

di movimenti nella gamba. Nella stasi eretta il muscolo gastrocnemio e il muscolo

soleo provvedono al mantenimento dellequilibrio del corpo e impediscono,

attraverso il loro lavoro, che il corpo cada in avanti.

Sono potenti flessori plantari del piede sulla gamba e sono quindi essenziali per latto

del camminare, del correre, del saltare, ecc. Sono particolarmente sviluppati negli

europei, meno nelle razze africane, questo perch la dimensione di questi muscoli


30


in rapporto con lentit della sporgenza del calcagno; infatti quanto pi lunga la

leva costituita dal calcagno, tanto pi esile il polpaccio.

Durante la marcia, i muscoli del polpaccio dapprima si contraggono per estendere il

piede, poi si rilassano per permettere ai muscoli antagonisti di realizzare la necessaria

flessione del piede stesso. Come gi detto, infine, il gastrocnemio un flessore

dellarticolazione del ginocchio ma, tuttavia, non collabora con i muscoli posteriori

della coscia se il movimento di flessione non forzato.

Il tendine calcaneale (o tendine dAchille) un fascio di tessuto fibroso che

connette il calcagno con i muscoli posteriori della gamba, soprattutto con il

gastrocnemio e il soleo e in minor parte con il muscolo plantare.

Questo tendine passa dietro la caviglia ed il pi grosso e robusto del corpo; lungo

circa 15 cm, comincia a met del polpaccio circa ma riceve fibre dai muscoli fino

quasi alla sua estremit inferiore. Scendendo verso il basso il tendine calcaneale si va

restringendo ed ispessendo, poich riceve i fasci inferiori del soleo, quindi si espande

di nuovo e si inserisce nella parte centrale della faccia posteriore del calcagno con

linterposizione fra esso e losso, al di sopra della sua inserzione, di una borsa

mucosa.

Fig. 1.15 Tendine calcaneale (o di Achille)

Rispetto agli altri tendini il tendine calcaneale non ricoperto da una guaina vera e

propria ma da tegumenti e dalla fascia profonda, molto sporgente rispetto alle ossa,

sia del calcagno che della caviglia e lo spazio che si crea riempito soprattutto di

tessuto adiposo.

Il sangue che arriva ad esso non in grande quantit ed trasportato dai muscoli che


31


lo circondano per quanto riguarda la porzione prossimale e dalle ossa circostanti per

la zona distale. Il tendine dAchille, date le sue dimensioni, molto sollecitato e pu

sopportare un carico di 3.9 volte il peso del corpo durante la camminata e di 7.7 volte

durante la corsa.

Questo tendine funge anche da riserva di energia elastica durante la camminata, la

corsa, ecc; modelli computazionali infatti mostrano che questo importante elemento

incrementi la velocit massima di corsa fino all80% e riduca i consumi di circa il

75%.

1.3.4.2 Muscoli dello strato profondo

Il muscolo popliteo un muscolo appiattito posto sotto al muscolo plantare e ai

gemelli del gastrocnemio. Prende origine allinterno dellarticolazione del ginocchio

mediante un tendine lungo circa 3 cm che si inserisce sulla parte del condilo laterale

del femore, profondamente al legamento collaterale fibulare. Il tendine avvolto

quasi interamente dalla guaina sinoviale del ginocchio che lo accompagna con un suo

prolungamento. Le fibre muscolari che fanno seguito al tendine avvolgono la parte

posteriore della gamba e si riuniscono con altre provenienti dal menisco laterale e si

agganciano sulla superficie triangolare della tibia sopra la linea del soleo.

Questo muscolo in rapporto con il condilo laterale del femore, con larticolazione

del ginocchio e con la parte alta della faccia posteriore della tibia. Posteriormente gli

si pongono il muscolo plantare e il gastrocnemio oltre ad importanti vasi sanguigni

ed al nervo tibiale. Il muscolo popliteo consente la flessione della tibia rispetto al

femore e, quando la gamba flessa, permette la rotazione verso linterno (mediale)

della tibia stessa.

In particolare, questo muscolo chiamato in causa allinizio dellatto di piegare il

ginocchio in quanto la leggera torsione interna della tibia che esso provoca

essenziale per iniziare questo movimento. Infatti, quando il femore in massima

estensione sulla tibia c una leggera torsione mediale del femore stesso che blocca il

ginocchio in posizione; il popliteo la chiave per sbloccare questarticolazione in

quanto provoca una torsione laterale (verso lesterno) del femore sulla tibia.

Inoltre, durante questi movimenti protegge la parte posteriore del menisco laterale da

urti con tibia e femore che lo danneggerebbero.

Il popliteo innervato dal nervo tibiale, radici L4-S1.


32


Fig. 1.16 Muscolo popliteo e muscolo flessore lungo delle dita del piede

Il muscolo flessore lungo delle dita del piede il pi mediale dei muscoli dello

strato profondo della gamba. Prende origine dalla faccia posteriore della tibia al di

sotto della linea del muscolo soleo.

Le sue fibre convergono su un lungo tendine che accompagnano fino al di sopra del

malleolo mediale. Da questo punto il tendine decorre, insieme al tendine del muscolo

tibiale posteriore, profondamente al retinacolo dei muscoli flessori e scorre sulla

faccia mediale del calcagno. Attraversa obliquamente la regione plantare del piede e

incrocia il tendine del muscolo flessore lungo dellalluce.

Infine si divide in quattro tendini terminali che si fissano alla base della terza falange

delle ultime quattro dita.

Il muscolo flessore lungo delle dita del piede in rapporto anteriormente con la tibia

e con il muscolo tibiale posteriore e posteriormente coperto dal soleo.

Nella pianta del piede, invece, il lungo tendine di questo muscolo decorre dapprima

tra labduttore dellalluce e tra il flessore breve delle dita del piede e poi assieme

alladduttore dellalluce e al flessore lungo dellalluce.

Il muscolo flessore lungo delle dita del piede contribuisce al mantenimento

dellequilibrio del corpo spingendo la gamba indietro ed al sollevamento dellarco

longitudinale della pianta del piede. Questo muscolo esercita la sua massima spinta

sulle ultime quattro dita durante la deambulazione quando le articolazioni metatarso-

falangee ed interfalangee distali sono estese e le articolazioni interfalangee

prossimali sono flesse.

Questo muscolo innervato dal nervo peroneo profondo (tibiale anteriore) (L5-S1).

Il muscolo flessore lungo dellalluce posto nella zona fibulare della gamba.


33


Origina dai 2/3 inferiori dellarea posteriore della fibula, dalla fascia che riveste il

muscolo tibiale posteriore e dalla parte pi bassa della membrana interossea. Le sue

fibre scendono dalla parte posteriore della gamba in obliquo e convergono in un

tendine che occupa quasi tutta la lunghezza della parte posteriore del muscolo.

Il tendine scorre quindi in un solco sullestremit inferiore della tibia, sulla faccia

posteriore dellastragalo e del sustentaculum tali del calcagno. Successivamente,

dopo essere passato sotto il retinacolo dei muscoli flessori, arriva nella pianta del

piede dove pi avanti si fissa alla base della falange distale dellalluce.

Allincrocio tra i tendini del muscolo flessore lungo delle dita e dellalluce si trova

una linguetta fibrosa di connessione. Pertanto, la contrazione del muscolo flessore

lungo dellalluce determina una flessione delle altre quattro dita oltre alla flessione

dellalluce stesso.

Quando il piede appoggiato al suolo questo muscolo collabora al mantenimento

dellequilibrio del corpo spingendo la gamba indietro ed al sollevamento dellarco

longitudinale della pianta del piede. Tiene, inoltre, il polpastrello dellalluce

applicato al suolo con una forza tre volte maggiore rispetto a quella degli altri

muscoli flessori delle dita e nella deambulazione esercita la sua massima spinta

quando la articolazioni metatarso-falangee ed interfalangee si trovano in estensione.

Quando il piede libero, invece, il muscolo flette dapprima la seconda falange e la

prima ed il principale flessore plantare del piede.

Il muscolo flessore lungo dellalluce innervato dal nervo tibiale posteriore con

radici S1 e S2.

Fig. 1.17 Muscolo flessore lungo dellalluce e muscolo tibiale posteriore


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Il muscolo tibiale posteriore posto profondamente fra tibia e perone ed il

muscolo chiave nella stabilizzazione della gamba.

Questo muscolo origina da quasi tutta la superficie posteriore della membrana

interossea, dalla faccia posteriore della tibia e dalla faccia mediale della fibula.

Il tendine di questo muscolo, contenuto per quasi tutta la sua lunghezza in una

propria guaina sinoviale, procede verso il basso solcando la superficie posteriore del

malleolo mediale e termina dividendosi in tre rami diversi: plantare, principale e

ricorrente.

La porzione plantare si inserisce alla base del secondo, terzo e quarto osso

metatarsale, sul secondo e terzo osso cuneiforme e sul cuboide. La porzione

principale, invece, si innesta sulla tuberosit dellosso navicolare e sulla superficie

plantare del primo osso cuneiforme.

La porzione ricorrente, infine, si lega al sustentaculum tali del calcagno.

Questo muscolo in rapporto, anteriormente, con le facce posteriori di tibia e fibula,

posteriormente invece ricoperto dal muscolo soleo, dal flessore lungo delle dita del

piede e dal flessore lungo dellalluce. Nel collo del piede, il tendine del muscolo

tibiale posteriore scorre in una doccia osteofibrosa formata dal retinacolo dei muscoli

flessori.

Con il piede appoggiato al suolo questo muscolo tira la gamba posteriormente

contribuendo al mantenimento dellequilibrio del corpo, la spinge, inoltre,

medialmente con lo stesso scopo insieme al muscolo tibiale anteriore.

Rappresenta il mezzo pi efficace per la conservazione dellarco longitudinale del

piede accentuandone anche la curvatura se necessario.

Quando il piede libero, invece, lo estende sulla gamba e lo porta in adduzione cio

lo fa ruotare verso linterno.

Questo muscolo innervato dal nervo tibiale posteriore con radici L5 e S1.

1.3.5 Muscoli plantari

I muscoli del piede sono suddivisi in due grandi gruppi: muscoli dorsali e muscoli

plantari. I muscoli plantari a loro volta si dividono in quattro strati a seconda della

profondit alla quale sono inseriti.

In particolare, i muscoli plantari del primo e secondo strato originano dalla tuberosit


35


del calcagno mentre i muscoli plantari del secondo e terzo strato partono dal

metatarso.

1.3.5.1 Muscoli dorsali

Il muscolo estensore breve delle dita del piede un muscolo piatto che origina

dalla parte anteriore e superiore del calcagno e dal retinacolo inferiore dei muscoli

estensori.

Le sue fibre si ripartiscono in quattro ventri muscolari.

Di essi, il pi mediale, che anche il pi distinto, detto muscolo estensore breve

dellalluce ed il suo tendine si inserisce pi avanti sulla faccia dorsale della base

della prima falange (falange prossimale) dellalluce.

Gli altri ventri muscolari, continuano anchessi con tendini che si congiungono al

margine laterale dei tendini del muscolo estensore lungo per il secondo, terzo e

quarto dito e pertanto agiscono sulla seconda e terza falange di dette dita.

Il muscolo ricoperto superficialmente dai tendini del muscolo estensore lungo delle

dita e dal muscolo peroneo anteriore; profondamente ricopre il tarso, il metatarso e

gli spazi interossei con i dispositivi articolari.

Il muscolo estensore breve delle dita del piede, contraendosi, estende le articolazioni

delle prime quattro dita.

E innervato dal nervo peroneo profondo (tibiale anteriore) con radici L5 e S1.

Fig. 1.18 Muscoli estensore breve delle dita del piede ed

estensore breve dellalluce (visione dorsale)


36


1.3.5.2 Muscoli plantari del primo strato

Il muscolo abduttore breve del 5 dito origina dalla tuberosit del calcagno, dalla

fascia plantare e dal setto intermuscolare che lo separa dal muscolo flessore breve

delle dita. Da questo punto i fasci si portano in avanti, seguendo il margine laterale

del piede e vanno a terminare su un tendine che prende inserzione sulla tuberosit del

5 osso metatarsale e alla base della falange prossimale (prima falange) del 5 dito.

Il tendine ricopre il legamento calcaneo-cuboideo, il tendine del peroneo lungo e il

flessore breve del 5 dito; invece ricoperto soltanto dallaponeurosi plantare.

Quando il piede appoggiato al suolo questo muscolo contribuisce a immobilizzare

il mignolo ed a mantenere larcata plantare.

Quando il piede libero, invece, svolge un ruolo poco rilevante che quello di

provocare unabduzione del 5dito cio un allontanamento del mignolo dal 4 dito.

Questo muscolo innervato dal nervo plantare laterale (S1 e S2).

Il muscolo flessore breve delle dita un piccolo muscolo che origina dal tubercolo

mediale del calcagno e dalla faccia profonda dellaponeurosi plantare. D luogo a

quattro piccoli tendini che si inseriscono sulla faccia plantare della seconda falange

del secondo, terzo, quarto e quinto dito. A livello della prima falange ciascun tendine

si divide in due parti per permettere il passaggio anche di ognuno dei quattro tendini

del muscolo flessore lungo delle dita; ciascuna linguetta si inserisce quindi sulla

faccia mediale e laterale della falange mediale delle quattro dita pi piccole.

ricoperto superficialmente dall'aponeurosi plantare; profondamente in rapporto

con il muscolo quadrato della pianta, con i tendini del muscolo flessore lungo delle

dita e con i muscoli lombricali.

Quando il piede appoggiato a terra, questo muscolo, come gli altri flessori, fissa le

dita al suolo per questioni di equilibrio.

Quando il piede libero, invece, flette le articolazioni metatarso-falangee e la prima

articolazione interfalangea delle ultime quattro dita.

Questo muscolo innervato dal nervo plantare mediale (L5-S1).


37


Fig. 1.19 Muscoli plantari del primo strato (visione plantare)

Il muscolo abduttore dellalluce origina dalla parte mediale della tuberosit del

calcagno, dallaponeurosi plantare e dal setto intermuscolare posto tra esso e il

flessore breve delle dita.

Si inserisce sulla porzione laterale della base della falange prossimale dellalluce.

Di solito manda unespansione anche al tendine del muscolo estensore dello stesso

dito.

Il muscolo abduttore dell'alluce situato profondamente all'aponeurosi plantare, tra il

muscolo flessore breve e il muscolo flessore lungo dell'alluce.

Quando il piede appoggiato al suolo, questo muscolo, assieme ad altri muscoli

(flessore breve dellalluce e adduttore dellalluce) contribuisce a fissare la posizione

dellalluce ed a mantenere larcata plantare. Quando il piede libero, invece, il

muscolo in questione provoca labduzione dellalluce cio il suo allontanamento dal

secondo dito. Questultimo suo ruolo decisamente meno importante. Il muscolo

abduttore dellalluce innervato dal nervo plantare-mediale (L5-S1).

1.3.5.3 Muscoli plantari del secondo strato

I muscoli lombricali sono quattro piccoli muscoli che originano dai tendini del

muscolo flessore lungo delle dita; in particolare, il primo nasce dal lato mediale del

tendine per il secondo dito e ciascuno degli altri dai due tendini fra i quali decorrono.

I piccoli muscoli continuano con tendini che si inseriscono sul lato mediale


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dellestremit prossimale della prima falange delle ultime quattro dita e sui tendini

del muscolo estensore lungo delle dita.

Quando il piede libero i muscoli lombricali flettono le articolazioni metatarso-

falangee ed estendono le articolazioni interfalangee.

Quando invece il piede appoggiato a terra c una collaborazione fra muscoli

lombricali e muscoli flessori lunghi nel bloccare le ultime quattro dita agendo sulle

articolazioni interfalangee, per ottenere maggior equilibrio e stabilit dellintero

corpo.

Il primo e secondo lombricale sono innervati dal nervo plantare mediale (L5-S1)

mentre il terzo e il quarto dal nervo plantare laterale (S1-S2).

Fig. 1.20 Muscoli plantari del secondo strato (visione plantare)

Il muscolo flessore accessorio (o muscolo quadrato della pianta) ha due capi:

mediale e laterale. Il capo mediale origina dalla parte inferiore della faccia mediale

del calcagno mentre il capo laterale dal margine laterale della faccia plantare del

calcagno stesso.

Entrambi i capi originano, inoltre, dai rispettivi margini del legamento plantare lungo

posto fra di essi. La lamina unica che si forma dallunione dei due capi si inserisce,

infine, sul tendine del muscolo flessore lungo delle dita.

Il muscolo flessore accessorio pu intervenire sullasse di trazione del muscolo

flessore lungo delle dita; pu inoltre flettere le dita quando il muscolo flessore lungo,

a piede esteso, impossibilitato a svolgere pienamente la sua azione.

Durante la marcia, inoltre, quando la gamba tirata in avanti sopra il collo del piede


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dai muscoli estensori delle dita, il muscolo accessorio collaborando con il muscolo

flessore breve agisce per fissare le dita in modo che il muscolo flessore lungo possa

avere un punto fisso dal quale esercitare la sua azione di trazione, senza che vi sia

necessit di unazione antagonista da parte del flessore lungo delle dita stesso.

Questo muscolo innervato dal nervo tibiale, in particolare dal suo ramo plantare

laterale (S1-S2).

1.3.5.4 Muscoli plantari del terzo strato

Il muscolo flessore breve dellalluce consta di due ventri cilindrici che prendono

origine comune dalla faccia plantare delle tre ossa cuneiformi e dal cuboide nonch

dal legamento calcaneo-cuboideo plantare e dal prolungamento del legamento del

muscolo tibiale posteriore.

Il muscolo si porta in avanti e si divide nei due diversi fasci; il fascio mediale andr

ad unirsi al tendine del muscolo abduttore dellalluce mentre il fascio laterale

raggiunger il capo obliquo delladduttore dellalluce e quindi si legheranno

entrambi alla base della prima falange dellalluce stesso.

Il muscolo flessore breve dell'alluce in rapporto superficialmente con il muscolo

abduttore dell'alluce e con l'aponeurosi plantare; profondamente appoggia sul 1 osso

metatarsale e sul tendine del muscolo peroneo lungo.

Una contrazione di questo muscolo provoca una flessione dellalluce. Dal punto di

vista del sistema nervoso, il flessore breve dellalluce innervato dai nervi plantare

Fig 1.21 Muscoli plantari del terzo strato


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mediale e plantare laterale (L5-S2).

Il muscolo flessore breve del 5 dito occupa una posizione profonda rispetto al

muscolo abduttore del 5dito. Nasce dalle base del 5osso metatarsale e dal

legamento plantare lungo, si porta in avanti e si inserisce alla base della prima

falange (prossimale) del mignolo e sulla corrispondente articolazione metatarso-

falangea. Superficialmente ricoperto dal muscolo abduttore del 5 dito mentre al di

sotto di esso troviamo il

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ANALISI MORFOMETRICA E BIOMECCANICA DELLE …tesi.cab.unipd.it/27618/1/Tesi_Vicenzi_Federico.pdf · origina anche dalla membrana interossea,e, infine, dalla parte inferiore parte